有色金属材料和非金属材料教案.docVIP

课题名称 有色金属材料和非金属材料 授课班级 授课时间 第1周 课题序号 1 授课课时 第 1 到 2 授课形式 讲授 使用教具 投影仪 教学目的 1．了解常用有色金属材料的分类、牌号、性能和应用。 2．熟悉工程塑料和复合材料的特性、分类和应用。 3．了解其他新型工程材料的应用。 教学重点 有色金属材料的性能和应用 教学难点 合金的牌号表示方法 更新、补 充、删减 内容 无 课外作业 列举生活中有色金属材料、工程塑料、复合材料的应用各3例。 授课主要内容或板书设计 有色金属材料和非金属材料 一、有色金属 1．铜及铜合金 2．铝及铝合金 3．钛及钛合金 4．轴承合金 二、非金属材料及复合材料的发展 三、* 复合材料 教学后记 讲解时多列举有色金属和非金属实例，教学效果好。 课 堂 教 学 安 排 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 教学过程 师生活动 设计意图等 一、有色金属 有色金属是除铁及其合金以外的非铁金属及合金的统称，也称非铁金属。 常用有色金属包括：铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、轴承合金等。 1．铜及铜合金 纯铜的代号用“铜”字汉语拼音字母字首“T”加顺序号表示。 根据化学成分，铜合金分为黄铜、白铜、青铜3 类。 2．铝及铝合金 纯铝代号用“铝”字汉语拼音字母字首“L”加顺序号表示。 铝合金按其成分和工艺性能，可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 铸造铝合金牌号（GB/T8063—1 4）用ZAl 加合金元素符号及合金元素平均含量的百分数表示。 铝合金是使用了100多年的传统材料，目前世界原铝产量达1900万吨。其中50%用来制取加工材与深加工产品。目前我国的铝合金品种，只有美国的一半，规格不足美国的1/4。20世纪70年代以来，铝合金方面的发展有以下几方面： 1.Al-Li系合金 锂是最轻的金属元素。铝合金中添加百分之几的锂后，可获得时效强化（即铝合金的热处理强化）效果，比重可降低10%，比模量可提高10%。但锂的熔点很低，故铝锂合金冶炼很困难。波音747的外壳采用铝锂合金，就能减去一定的质量。 2.超塑铝合金 超塑成形因变形可达百分之几百，复杂的构件可一次成形。飞机机身隔框、电气外壳等如采用铝合金超塑成形可降低生产成本。 3.粉末冶金铝合金 采用快速凝固制粉或机械合金化制粉技术，可获得晶粒细化、成分均匀的过饱和微合金粉。它比熔铸法合金成分更均匀。 4.铝合金功能膜 铝合金功能膜是利用氧化膜内孔洞，充填别的材料以获得所要求功能。是近年来的研究热点，应用推广较快。 3．钛及钛合金 钛及钛合金牌号用“T”加表示合金组织类型的字母及顺序号表示，字母A、B、C 分别表示α 型、β 型，α ＋β 型合金。 钛合金是近来快速发展的一种合金材料。钛及钛合金密度小(4.5g/cm3)，强度大大高于钢,比强度和比模量性能突出。钛的耐腐蚀性能优异，是目前耐海水腐蚀的最好的材料。 钛是制造工作温度500℃以下构件，如火箭低温液氮燃料箱、导弹燃料罐、核潜艇船壳、化工厂反应釜等的重要材料。 但是钛合金高温强度差，不宜在高温中使用。尽管钛的熔点为1700℃左右，比镍等金属材料高好几百度，但其使用温度较低，最高的工作温度只有600℃。如当前使用的飞机涡轮叶片材料是镍铝高温合金。若能采用耐高温钛合金，材料的比强度、耐蚀性和寿命将大大提高。为解决钛合金的高温强度，正积极研究采用中间化物即金属和金属之间的化合物作为高温材料。中间化物熔点较高、结合力强，特别是钛铝，密度又小，作为航空的高温材料有较大的优越性和发展前途。目前研制的有序化中间化合物使钛合金使用温度达到600℃以上、Ti3Al达到750℃、TiAl达到800℃左右，有望提高到900℃以上。 4．轴承合金 轴承合金（又称巴氏合金）是用来制作滑动轴承中轴瓦和轴衬的合金。 二、非金属材料及复合材料的发展 非金属材料如陶瓷、橡胶等的发展历史也十分悠久。进入到20世纪后，更是取得了重大的进展。人工合成高分子材料从20世纪20年代至今，发展最快、产量之大、应用之广可与钢铁材料相比。 20世纪60年代到70年代，有机合成材料生产量每年以14%的速度增长，而金属材料年生产增长率仅4%。1986年世界高分子材料产量为9840万吨，其中5850万吨为塑料，合成橡胶为540万吨，合成纤维1140万吨。 20世纪90年代，塑料产量已逾亿吨。2005年我国塑料产量达到2200万吨，出口量达到1228万吨。 陶瓷材料近几十年的发展也十分引人注目。 陶瓷材料在冶金、建筑、化工和尖端技术领域已成为耐高温、耐腐